BIOKIMIA II

METAbolisme karbohidratKELOMPOK 5YUANOSA1310411004FICHRI NALDO ILHAM 1310411005SONIA SISKA PUTRI 1310411086RINI RAMADHANI 1310412016

1. JELASKAN BERBAGAI MACAM JALUR METABOLISME & MEKANISME GAMBARAN UMUM PROSES METABOLISME KARBOHIDRATMetabolisme adalah aktivitas sel yang amat terkoordinasi, mempunyai tujuan, dan mencakup berbagai kerjasama banyak sistem multienzim. Metabolisme terdiri dari dua jalur, yaitu : jalur katabolik, membebaskan energi dengan cara merombak molekul-molekul kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana, misal: respirasi seluler. jalur anabolik, memakai energi untuk membangun molekul kompleks dari molekul-molekul yang sederhana, misal: sintesis protein dari asam-asam amino, fotosintesis.

Katabolisme/katalbolikProsespenguraianyangmenyebabkanmolekulorganicnutrientsepertikarbohidrat,lipid,danprotein teruraimenjadi bagianyang lebihkecil dansederhana melaluireaksi-reaksi yangbertahap.Padakatabolisme,salahsatujaluralternatif pembentukanpiruvatyaitu glikolisis, dapat terjadi secara aerob bila keadaan oksigen meencukupi sehingga akan terjadi proses selanjutnya seperti siklus asam sitrat dan transport elektron, serta anaerobbila keadaan oksigen tidak memadai sehingga terjadi proses fermentasi.Anabolisme/ anabolik proses pembentukan senyawa kimia dari bagian kecil menjadi senyawa kimia yang lebih besar.

Metabolisme Karbohidrat

2. JELASKAN MEKANISME PROSES GLIKOLISIS, GLIKOGENESIS, GLIKOGENOLISIS DAN GLUKONEOGENESISGLIKOLISISGlikolisis adalah serangkaian reaksi biokimia dimana glukosa dioksidasi menjadi molekulasam piruvat. Glikolisis adalah salah satu prosesmetabolismeyang di banyak jenisseldalam hampir seluruh bentukorganisme. Proses glikolisis sendiri menghasilkan lebih sedikitenergiper molekul glukosa dibandingkan dengan oksidasiaerobikyang sempurna. Energi yang dihasilkan disimpan dalamsenyawa organik berupaadenosine triphosphate atau yang lebih umum dikenal dengan istilahATPdanNADH.

Terjadi dalam semua sel tubuh manusia Degradasi an-aerob glukosa menjadi laktat

Glukose + 2 ADP + 2 Pi2 Laktat + 2 ATP + 2 H2O Glikolisis PDH D-Glukosa2-Piruvat2 Asetil-KoA 2 laktat 2 CO2 PDH= Pyruvate Dehydrogenase ADP= Adonesine Di Phosphate ATP= Adonesine Tri Phosphate

GLIKOGENESIS Glikogenesis adalah poses pembentukan glikogen dari glukosa.

GLIKOGENOLISISGlikogenolisis adalah proses penguraian Glikogen menjadi Glukosa. Fermentasi adalah Penguraian Glukosa menjadi Senyawa antara ( asam laktat , alkohol) karena penguraian glukosa dalam suasana Anaerob. Respirasi adalah sebutan penguraian Glukosa menjadi CO2 dan H2O dalam suasana Aerob. Pada metabolisme karbohidrat pada manusia dan hewan secara umum, setelah melalui dinding usus halus sebagian besar monosakarida dibawa oleh aliran darah ke hati. Di dalam hati, monosakarida mengalami sintesis menghasilkan glikogen, oksidasi menjadi CO2 dan H2O atau dilepaskan untuk dibawa dengan aliran darah kebagian tubuh yang memerlukannya sebagaimana digambarkan sbb :

Tahap pertama penguraian glikogen adalah pembentukan glukosa 1-fosfat. Berbeda dengan reaksi pembentukan glikogen, reaksi ini tidak melibatkan UDP-glukosa, dan enzimnya adalah glikogen fosforilase. Selanjutnya glukosa 1-fosfat diubah menjadi glukosa 6-fosfat oleh enzim yang sama seperti pada reaksi kebalikannya (glikogenesis) yaitu fosfoglukomutase.

GLUKONEOGENESIS Glukoneogenesis adalah suatu pembentukan glukosa dari senyawa yang bukan karbohidrat. Glukoneogenesis penting sekali untuk menyediakan glukosa, apabila didalam diet tidak mengandung cukup karbohidrat. Syaraf, medulla dari ginjal, testes, jaringan embrio dan eritrosit memerlukan glukosa sebagai sumber utama penghasil energi. Glukosa diperlukan oleh jaringan adiposa untuk menjaga senyawa antara siklus asam sitrat. Didalam mammae, glukosa diperlukan untuk membuat laktosa. Didalam otot, glukosa merupakan satu-satunya bahan untuk membentuk energi dalam keadaan anaerobik. Pada lintasan glukoneogenesis, sintesis glukosa terjadi dengan substrat yang merupakan produk dari lintasan glikolisis, seperti asam piruvat, asam suksinat, asam laktat, asam oksaloasetat.

3. JELASKAN MEKANISME GAMBARAN UMUM METABOLISME KARBOHIDRAT HUBUNGAN ANTARA HATI, DARAH DAN OTOT Di dalam hati, monosakarida mengalami sintesis menghasilkan glikogen, oksidasi menjadi CO2 dan H2O atau dilepaskan untuk dibawa dengan aliran darah kebagian tubuh yang memerlukannya.

4. JELASKAN MEKANISME GLUKOLISIS YANG TERDIRI DARI 2 FASE, APA YANG DIMAKSUD DENGAN 2 FASE TERSEBUT?1.Pemotongan rantai glukosa2.Penyimpanan energiMekanisme fase pertama (pemotongan rantai glukosa)Tahap ini memerlukan energi untuk mengubah molekul glukosa menjadi dua molekul-molekul gula tiga-karbon.Langkah pertama :

Langkah 2 (reaksi isomerasi) Langkah 3 (reaksi fosforilasi) Langkah 4Langkah ini dalam glikolisis adalah langkah destabilisasi, di mana aksi enzim aldolase memecah fruktosa 1,6-bifosfat menjadi dua gula. Gula ini isomer satu sama lain, mereka adalah dihidroksiaseton fosfat dan gliseraldehida fosfat.Fruktosa 1,6-bifosfat (C6H10O6P2) + aldolase Dihidroksiaseton fosfat (C3H5O3P1) + gliseraldehida fosfat (C3H5O3P1)

Langkah 5Disebut juga reaksi interkonversi. Di sini, enzim triose isomerase fosfat interkonversi molekul fosfat dihidroksiaseton dan gliseraldehida fosfat.Dihidroksiaseton fosfat (C3H5O3P1) gliseraldehida fosfat (C3H5O3P1)Fasa penyimpanan energiFase ini ditandai dengan keuntungan dari molekul yang kaya energi ATP dan NADH. Langkah 6Langkah glikolisis Ini merupakan langkah dehidrogenasi.2 gliseraldehida fosfat (C3H5O3P1) + triose fosfat dehidrogenase + 2H- + 2P + 2NAD + dua 1,3- bifosfogliserat(C3H4O4P2) + + 2H + 2NADH

Langkah 7Langkah 7 glikolisis adalah langkah fosforilasi tingkat substrat, di mana enzim phosphoglycerokinase mentransfer gugus fosfat dari 1,3- bifosfogliserat.

Langkah 8Langkah glikolisis Ini merupakan langkah mutase, terjadi di hadapan enzim mutase fosfogliserat. Langkah 9Langkah glikolisis Ini adalah reaksi liase, yang terjadi dengan adanya enzim enolase Langkah 10Ini adalah tahap akhir dari glikolisis yang merupakan langkah fosforilasi tingkat-substrat.

5. JELASKAN MEKANISME BERBAGAI VARIASI GLIKOLISIS PADA SEL HATI, JANTUNG DAN SEL DARAH MERAH

Mirip interaksi glikolisis dan glukoneogenesis. Glukosa yang dibentuk dihati akan dibawa ke otot melalui darah. Terjadi proses glikolisis di otot (glukosa) --> piruvat --> laktat. Laktat yang terbentuk di otot selama proses akan dibawa ke hati melalui pembuluh darah dan digunakan untuk glukoneogenesis di hati (laktat --> piruvat --> glukosa ) glukosa akan dipakai oleh otot lagi dan seterusnya.

6.JELASKAN MEKANISME HUBUNGAN GLUKONEOGENESIS PADA HATI DAN GLIKOLISIS PADA DARAH Subtrat utama bagi glukoneogenesis adalah asam amino glukogenik, laktat, gliserol dan propionat. Hati dan ginjal merupakan jaringan utama yang terlibat, karena kedua organ tersebut mengandung komplemen enzim-enzim yang diperlukan. Asam laktat yang terjadi pada proses glikolisis dapat dibawa oleh darah ke hati. Di sini asam laktat diubah menjadi glukosa kembali melalui serangkaian reaksi dalam suatu proses yang disebut glukoneogenesis (pembentukan gula baru). Pada dasarnya glukoneogenesis ini adalah sistesis glukosa dari senyawa-senyawa bukan karbohidrat, misalnya asam laktat dan beberapa asam amino. Glikolisis dan glukoneogenesis tidak dapat bekerja pada saat yang sama. Oleh karena itu, ATP dan NADH yang diperlukan pada glukoneogenesis harus berasal dari oksidasi bahan bakar lain, terutama asam lemak.Proses glukoneogenesis berlangsung terutama dalam hati. Walaupun proses glukoneogenesis ini adalah sintesis glukosa, namun bukan kebalikan dari proses glikolisis, karena ada tiga tahap reaksi dalam glikolisis yang tidak reversibel, artinya diperlukan enzim lain untuk reaksi kebalikannya.

1.Glukosa + ATP heksokinase glukosa-6-fosfat + ADP2.Fruktosa-6-fosfat + ATP fosfofruktokinase fruktosa-1,6- difosfat + ADP3.Fosfenol piruvat + ADP piruvatkinase asam piruvat + ATPSebagian besar jalur glukoneogenesis menggunakan enzim yang sama dengan glikolisis. Aktivitas glukoneogenesis dan glikolisis diatur secara terkoordinasi dengan cara perubahan jumlah relatif glukagon dan insulin dalam sirkulasi.Laktat yang dihasilkan dalam sel darah merah dan otot dalamkeadaan anaerobik juga dapat berperan sebagai substrat untuk glukoneogenesis. Bila glukosa banyak maka glikolisis aktif dan glukoneogenesis dihambat. Bila kadar glukosa turun, peningkaan glukagon mengakibatkan penurunan konsentrasi fruktosa-2,6-bisfosfat dan penghambatan yang sederajat pada glikolisis dan pengaktifan glukoneogenesis.

7. JELASKAN MEKANISME PERUBAHAN PIRUVAT MENJADI PEP (POSFENOL PIRUVAT) DAN PEP MENJADI PIRUVATSintesis PEP dari piruvat membutuhkan dua enzim yaitu piruvat karboksilase PEP dan carboxykinase. Piruvat karboksilase ditemukan dalam mitokondria, mengubah piruvat menjadi oksaloasetat ( OAA ). Piruvat karboksilase adalah enzim yang besar, kompleks, dan terdiri dari empat subunit identik . Setiap subunit memiliki gugus koenzim biotin yang terikat secara kovalen dengan residu lisin dan berfungsi sebagai pembawa CO2. Piruvat karboksilase mengkatalisis reaksi metabolism tak langsung dan dapat diaktifkan secara alosterik dengan asetil CoA. OAA terdekarboksilasi dan terfosforilasi oleh PEP carboksikinase dalam reaksi hidrolisis guanosin trifosfat ( GTP )

8. JELASKAN BERBAGAI JALUR METABOLISME PIRUVAT Piruvat dapat mengalami berbagai jalur reaksi yang berbeda sehingga merupakan titik cabang metabolisme karbohidrat. Sebagian dari jalur tersebut berlangsung dengan beberapa tahap reaksi.Penambahan gugus amino akan mendorong pembentukan alanina dari piruvat. Sebaliknya, reaksi perubahan alanina menjadi piruvat merupakan salah satu jalan masuknya asam amino kedalam jalur metabolisme karbohidrat. Adanya CO2 yang berlebih mendorong terjadinya oksalasetat dari piruvat. Reaksi bolak-balik piruvat-laktat, merupakan jalur titik akhir sitesis laktat. Metabolisme laktat berlangsung dengan terlebih dulu mengubahnya kembali menjadi piruvat. Dalam keadaan normal, bila jumlah persediaan oksigen dalam jaringan otot cukup banyak, piruvat tidak diubah menjadi laktat melainkan didekarboksilasi menjadi asetilkoenzim-A. Melalui jalur metabolisme glukoneogenesis, piruvat dapat diubah menjadi glukosa atau glikogen.

Proses dekarboksilasi piruvat dapat berlangsung dengan dua cara, bergantung pada jasadnya. Di dalam sel ragi, piruvat didekarboksilasi dengan mekanisme yang sederhana, menjadi asetaldehida yang kemudian diubah menjadi etanol. Reaksi ini merupakan dasar fermentasi alcohol. Cara dekarboksilasi lainnya adalah perubahan piruvat menjadi asetilkoenzim-A melalui beberapa tahap reaksi enzim yang lebih kompleks.

9. JELASKAN MEKANISME MASUKNYA SAKARIDA LAIN KE DALAM GLIKOLISIS Proses glikolisis tidak hanya melibatkan glukosa saja, tetapi juga monosakarida lain, misalnya fruktosa, galaktosa dan manosa. Monosakarida tersebut diserap melalui dinding usus dibawa ke hati. Di sini beberapa monosakarida dan juga glikogen mengalami beberapa reaksi pengubahan menjadi glukosa -6-fosfat dan selanjutnya masuk ke dalam proses glikolisis, seperti halnya dengan glukosa. Enzim galaktokinase merupakan katalis pada reaksi pembentukan galaktosa-1-fosfat dari galaktosa. Kemudian galaktosa-1-fosfat diubah menjadi uridin difosfat galaktosa (UDP-galaktosa) oleh enzim UDP galaktosapirofosforilase yang terdapat dalam hati orang dewasa. Selanjutnya UDP galaktosa diubah menjadi UDP glukosa oleh enzim UDP glukosa epimerase. Akhirnya UDP glukosa bereaksi dengan pirofosfat dan membentuk UTP dan glukosa-1-fosfat. Reaksi ini berlangsung dengan adanya enzim UDP glikosapirofosforilasesebagai katalis. Pada hati bayi atau anak-anak, terdapat enzim fosfogalaktosa uridiltransferase. Enzim ini dapat mengubah galaktosa-1-fosfat menjadi glukosa-1-fosfat.

10. JELASKAN BERBAGAI PENYAKIT YANG MENGGANGGU PROSES METABOLISME KARBOHIDRAT Penyakit Penimbunan Glikogen (Glycogen Storage Disease). Penyakit ini terjadi akibat kelainan enzim yang berperan dalam metabolisme glikogen, sehingga menyebabkan berbagai gangguan, seperti hambatan pertumbuhan, kelemahan, dan kebingungan.

b. Galaktosemia. Galaktosemia merupakan suatu keadaan dimana kadar galaktosa di dalam darah tinggi. Gangguan ini disebabkan oleh kurangnya salah satu enzim yang penting untuk metabolisme galaktosa, yaitu gula yang terdapat pada laktosa. Metabolit yang bersifat toksik untuk hati dan ginjal terakumulasi. Metabolit ini juga merusak lensa mata, sehingga menyebabkan katarak.

c. Intoleransi Fruktosa Herediter. Gangguan ini disebabkan oleh kurangnya enzim yang diperlukan untuk metabolisme fruktosa. Fruktosa merupakan gula yang terdapat di dalam gula tebu dan banyak buah-buahan. Akibatnya, produk sampingan fruktosa terakumulasi di dalam tubuh, menghambat pembentukan glikogen dan perubahan glukosa untuk menghasilkan energi. Mengkonsumsi fruktosa lebih dari jumlah kecil menyebabkan rendahnya kadar gula darah dan dapat menyebabkan kerusakan ginjal dan hati.

Mukopolisakaridosis. Mukopolisakaridosis merupakan sekelompok gangguan yang diturunkan dimana molekul gula kompleks tidak dapat dipecahkan dan terakumulasi dalam jumlah yang membahayakan pada jaringan tubuh. Hal ini disebabkan oleh kurangnya enzim yang dibutuhkan untuk memecahkan dan menyimpan molekul gula kompleks (mukopolisakarida). Akibatnya terjadi berbagai kelainan pada tulang, mata, hati, dan limpa, terkadang disertai dengan gangguan intelektual.

Diabetes melitusDiabetes mellitus adalah penyakit yang ditandai dengan kadar gula darah yang tinggi yang disebabkan oleh gangguan pada sekresi insulin atau gangguan kerja insulin atau keduanya. Tubuh pasien dengan diabetes mellitus tidak dapat memproduksi atau tidak dapat merespon hormon insulin yang dihasilkan oleh organ pankreas, sehingga kadar gula darah meningkat dan dapat menyebabkan komplikasi jangka pendek maupun jangka panjang pada pasien tersebut.

*